JP7210021B2 - Torque calibrating device and torque calibrating method for rotary torque transducer using electromagnetic force - Google Patents

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Description

本発明は、回転式トルク変換器のトルクの校正装置に関し、精密機器分野・計測機器分野・医療機器分野など、トルクを微少な値に、しかも厳格に管理しなければならない分野で用いられているトルク計測機器を校正するためのトルク校正装置及び校正方法に関する。 The present invention relates to a torque calibration device for a rotary torque transducer, and is used in fields such as precision equipment, measuring equipment, and medical equipment, where torque must be kept to a very small value and strictly controlled. The present invention relates to a torque calibration device and calibration method for calibrating a torque measuring device.

従来、トルク計測機器の校正(または試験)は、レバーの先端に重力を負荷することにより発生するトルクとの比較によって行う重力方式が一般的である。
重力方式は、現在最も高度なトルクを実現できる有効な方式であり、産業技術総合研究所計量標準総合センター(NMIJ)をはじめ、ドイツ・フランス・中国・韓国など各国家計量研(NMI)で、トルクの国家標準を実現する方法として採用されている。
Conventionally, calibration (or testing) of torque measuring devices is generally performed by the gravity method by comparing with the torque generated by applying gravity to the tip of the lever.
Gravity method is an effective method that can achieve the most advanced torque at present. It has been adopted as a method to realize the national torque standard.

特許文献1には、レバーの先端に重錘を付加することによって発生させたトルクを利用してトルク校正を行う際、長周期のゆれが発生した場合、トルク校正を中断することが記載されている。
非特許文献1には,ドイツNMIにより開発された、1mN・m~1N・mの微小トルクの校正を可能にした実荷重式トルク標準機について記載されており、現在、これが1N・m以下のトルクに対しては最も精度の高いトルク標準機とされている。
Patent Document 1 describes that when torque calibration is performed using torque generated by adding a weight to the tip of a lever, torque calibration is interrupted when long-period fluctuation occurs. there is
Non-Patent Document 1 describes a real-load torque standard machine developed by NMI in Germany that enables calibration of very small torques of 1 mN・m to 1 N・m. It is considered to be the torque standard machine with the highest accuracy for torque.

特開2001-133351号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-133351

IPO science 「Metrological characterization of a 1 N m torque standard machine at PTB, Germany」(D. Roske 2014年5月20日 投稿)IPO science "Metrological characterization of a 1 N m torque standard machine at PTB, Germany" (posted by D. Roske on May 20, 2014)

例えば、精密機器、微小機器を製造する際、規定締め付けトルク値はきわめて微小であり、しかも、厳格に維持管理することが求められている。
しかし、この重力による方法では、載荷するおもりの質量を小さくしたり、レバーの長さを短くすることには、製作精度上限界があり、さらに、各レバーの支点部に作用する摩擦力の影響や、空気の流れ、緯度の相違に基づく重力加速度の影響等を受ける。非特許文献1には、実荷重式によりトルク値1mN・m~10mN・mの校正を0.1%の不確かさで実現することが記載されているが、トルク標準機としては不確かさが十分ではなく、実荷重式では、1mN・m 未満の微小トルクを正確に校正することは非常に困難である。
For example, when manufacturing precision equipment and micro-equipment, the specified tightening torque value is extremely small, and strict maintenance and management are required.
However, in this gravitational method, there is a limit to manufacturing precision in reducing the mass of the weight to be loaded or shortening the length of the lever. Also, it is affected by gravity acceleration due to air flow and latitude difference. Non-Patent Document 1 describes that the actual load formula can be used to calibrate a torque value of 1 mN・m to 10 mN・m with an uncertainty of 0.1%, but the uncertainty is not sufficient for a torque standard machine. , It is very difficult to accurately calibrate minute torques of less than 1 mN・m using the actual load formula.

一方、現在日本国内で提案されているトルクのSIトレーサビリティ体系では、NMIJが保有する重力方式のトルク標準機(実荷重式トルク標準機)と、第一階層の校正事業者が採用しているトルク校正装置間で比較をすることが必要であるが、各装置の構造、重量、そしてトルク発生の原理上、わずかな振動が精度に影響を及ぼすため、トルク校正装置を安易に運搬し、移設することができない。
このため、仲介器(トルク計測機器)を使用せざるを得ず、必然的に使用した仲介器の性能に結果が大きく影響されてしまうため、仲介器の影響が及ばない、新たな校正装置及び校正方法が求められている。
On the other hand, in the SI traceability system of torque currently proposed in Japan, the gravity type torque standard machine (actual load type torque standard machine) owned by NMIJ and the torque standard adopted by the first level calibration company It is necessary to compare between calibration devices, but due to the structure and weight of each device and the principle of torque generation, slight vibration affects accuracy, so the torque calibration device can be easily transported and relocated. I can't.
For this reason, we have no choice but to use an intermediary device (torque measuring device), and the results are inevitably greatly affected by the performance of the intermediary device used. A calibration method is required.

そこで、こうした課題を克服するため、発明者らは、特許6479605号において、従来の実荷重式に代え、電磁力によって発生するトルクを利用することを提案し、微小トルクに対しても高精度の校正を可能とした。これにより、トルク校正装置本体のコンパクト化、運搬・設置の容易化を実現し、トルクの国家標準レベルでの校正(または試験)を製造現場等でも行えるようになった。 Therefore, in order to overcome such problems, the inventors proposed in Japanese Patent No. 6479605 to use torque generated by electromagnetic force instead of the conventional actual load formula, thereby achieving high precision even for minute torque. enabled calibration. As a result, the main body of the torque calibrator has been made more compact and easier to transport and install, making it possible to perform torque calibration (or testing) at the national standard level even at manufacturing sites.

このトルク校正装置では、校正対象のトルク変換器を異極対向型磁気回路に設置されたコイルに接続し、このコイルに電流を流した際に発生するトルクに抗して、このコイルを予め測定された角度位置(コイル自身をモータで同じ異極対向磁気回路内で一定角速度で回転させた際に生じる誘導起電力Vが最大値となる角度位置に静止させることで、校正対象のトルク変換器に入力するトルクを高精度に特定している。そのため、校正を行う際のトルクは静的なものに限られていた。
しかし、回転式トルク変換器をより高精度に校正するためには、回転を伴わない静的なトルクばかりではなく、実際に回転している状態での回転トルクに基づいて校正を行うことが必要である。
In this torque calibration device, a torque transducer to be calibrated is connected to a coil installed in a magnetic circuit of opposite poles, and this coil is measured in advance against the torque generated when current is applied to this coil. (the angular position where the induced electromotive force V generated when the coil itself is rotated at a constant angular speed in the same magnetic circuit with opposite poles by a motor is the maximum value ) , the torque conversion to be calibrated The torque input to the device is specified with high accuracy. Therefore, the torque used for calibration was limited to static torque.
However, in order to calibrate rotary torque transducers with higher accuracy, it is necessary to calibrate them based not only on static torque that does not involve rotation, but also on rotational torque that is actually rotating. is.

このように、回転式トルク変換器に対して、回転させながら校正を実施することは、検定バーとおもりにより構成される従来トルクの校正装置でも不可能である。
また、トルクと同時に回転数(回転速度)の計測も可能な回転式トルク変換器に対しても、トルクと回転数(回転速度)を同時に校正(または試験)することができない。
Thus, it is impossible to calibrate a rotary torque transducer while rotating it, even with a conventional torque calibrating device composed of a calibration bar and a weight.
Also, for a rotary torque transducer capable of simultaneously measuring torque and number of rotations (rotational speed), torque and number of rotations (rotational speed) cannot be calibrated (or tested) at the same time.

そこで、本発明の目的は、実際の使用条件に近い状態で回転させながらトルクと回転数(回転速度)を国際単位系SIにトレーサブルな校正を可能とし、回転式トルク変換器の高精度化を実現することにある。 Therefore, the object of the present invention is to make it possible to calibrate the torque and rotation speed (rotation speed) traceable to the International System of Units SI while rotating under conditions close to actual use conditions, and to improve the accuracy of the rotary torque transducer. It is to be realized.

本発明に係る、回転式トルク変換器のトルク校正装置は、A torque calibrating device for a rotary torque transducer according to the present invention comprises:
磁束密度Bの磁場を形成する異極対向型磁気回路と、 a magnetic circuit of opposite poles that forms a magnetic field with a magnetic flux density B;
前記異極対向型磁気回路の内部に挿入されたコイルと、 a coil inserted inside the opposite pole facing type magnetic circuit;
第1ロータリエンコーダと、 a first rotary encoder;
前記第1ロータリエンコーダを介して前記異極対向型磁気回路の回転軸の一方に連結され、前記異極対向型磁気回路を回転させるとともに、特定の角度位置で静止させる第1サーボモータと、 a first servomotor coupled to one of the rotating shafts of the opposite poles facing type magnetic circuit via the first rotary encoder to rotate the different poles facing type magnetic circuit and keep it stationary at a specific angular position;
前記コイルの回転軸の他方に連結された第2ロータリエンコーダと、 a second rotary encoder connected to the other of the rotating shafts of the coil;
第3ロータリエンコーダと、 a third rotary encoder;
第2サーボモータと、 a second servo motor;
前記第2ロータリエンコーダと校正対象である回転式トルク変換器の入力軸、前記第3ロータリエンコーダの一方と前記回転式トルク変換器の出力軸、及び前記第3ロータリエンコーダの他方と前記第2サーボモータとをそれぞれ連結するカップリングと、 The second rotary encoder and the input shaft of the rotary torque converter to be calibrated, one of the third rotary encoders and the output shaft of the rotary torque converter, and the other of the third rotary encoders and the second servo Couplings that connect the motors, respectively;
前記第1サーボモータ及び前記第2サーボモータを制御する制御ユニットと、 a control unit that controls the first servomotor and the second servomotor;
前記コイルに供給する電流Iを制御する電流制御装置とを備える。 and a current control device for controlling the current I supplied to the coil.
そして、前記第1サーボモータを機械的にロックした状態で前記第2サーボモータを駆動し、前記異極対向型磁気回路内部で前記コイルを回転させることで前記コイルに発生する誘導起電力Vが最大値V Then, by driving the second servomotor while the first servomotor is mechanically locked and rotating the coil inside the opposite pole facing type magnetic circuit, the induced electromotive force V generated in the coil is Maximum value V maxmax となる角度位置pangular position p 0 に基づき、Based on
前記第1サーボモータをロックした状態で前記電流制御装置により前記コイルに電流Iを流し、前記コイルに発生するトルクに抗して、前記第1及び第2ロータリエンコーダの計測結果に基づき前記コイルを前記角度位置p With the first servomotor locked, current I is passed through the coil by the current control device, and the coil is driven against the torque generated in the coil based on the measurement results of the first and second rotary encoders. the angular position p 0 に静止させるように前記第2サーボモータを前記制御ユニットにより制御し、controlling the second servo motor by the control unit so as to be stationary at
前記第1サーボモータのロックを解除した状態で、前記第1及び第2ロータリエンコーダの計測結果に基づき前記コイルが前記角度位置p With the first servomotor unlocked, the coil moves to the angular position p based on the measurement results of the first and second rotary encoders. 0 に静止した状態を維持するよう、前記第1サーボモータと前記第2サーボモータを前記制御ユニットにより同期回転させ、Synchronously rotating the first servo motor and the second servo motor by the control unit so as to maintain a stationary state at
前記第1サーボモータのロックを解除した状態で、前記電流制御装置により前記コイルに供給する電流Iを変化させて、当該電流Iの変化により生ずる前記角度位置p With the first servomotor unlocked, the current I supplied to the coil is changed by the current control device, and the angular position p generated by the change in the current I is changed. 0 からの前記コイルのずれをゼロにするように前記制御ユニットにより前記第1サーボモータあるいは前記第2サーボモータによる位置決め制御を行い、Positioning control by the first servomotor or the second servomotor is performed by the control unit so that the deviation of the coil from the position is zero,
前記第1サーボモータのロックを解除した状態で前記回転式トルク変換器の回転速度を前記第3ロータリエンコーダにより計測する。 The rotational speed of the rotary torque converter is measured by the third rotary encoder while the first servomotor is unlocked.
また、本発明に係る、回転式トルク変換器のトルク校正方法は、 Further, according to the present invention, a torque calibration method for a rotary torque transducer comprises:
磁束密度Bの磁場を形成する異極対向型磁気回路に連結された第1サーボモータを機械的にロックした状態で第2サーボモータを駆動し、前記異極対向型磁気回路内部でコイルを回転させ、前記コイルに発生する誘導起電力Vの最大値V A second servo motor is driven while mechanically locking a first servo motor connected to a magnetic circuit of opposite poles that forms a magnetic field of magnetic flux density B, and a coil is rotated inside the magnetic circuit of opposite poles. and the maximum value V of the induced electromotive force V generated in the coil maxmax と、前記誘導起電力Vが最大値Vand the induced electromotive force V reaches the maximum value V maxmax となる角度位置pangular position p 0 を特定する工程と、a step of identifying
前記第1サーボモータをロックした状態で前記コイルに電流Iを流し、前記第2サーボモータにより、前記コイル及び当該コイルに連結される校正対象の回転式トルク変換器を回転させ、前記コイルに発生するトルクに抗して前記コイルを前記角度位置p A current I is applied to the coil while the first servomotor is locked, and the second servomotor rotates the coil and a rotary torque transducer to be calibrated that is connected to the coil. to move the coil to the angular position p 0 に静止させる工程と、and
前記第1サーボモータのロックを解除した状態で前記コイルが前記角度位置p With the first servomotor unlocked, the coil moves to the angular position p. 0 に静止した状態を維持するよう、前記第1サーボモータと前記第2サーボモータの同期回転制御を行う工程と、performing synchronous rotation control of the first servomotor and the second servomotor so as to maintain a stationary state at
前記コイルに供給する電流Iを変化させて、当該電流Iの変化により生ずる前記角度位置p By changing the current I supplied to the coil, the angular position p caused by the change in the current I 0 からのずれをゼロにするように前記第1サーボモータあるいは前記第2サーボモータによって位置決め制御を行い前記回転式トルク変換器の校正を行う工程と、a step of performing positioning control by the first servomotor or the second servomotor so as to make the deviation from zero, and calibrating the rotary torque transducer;
前記第1サーボモータのロックを解除した状態で前記回転式トルク変換器の回転速度を計測する工程と、 measuring the rotational speed of the rotary torque transducer with the first servomotor unlocked;
を含む。 including.

実際の使用条件に近い状態で回転させながらトルクと回転数(回転速度)を国際単位系SIにトレーサブルな校正を可能とし、回転式トルク変換器の高精度化を実現できるようになる。While rotating under conditions close to actual use, it will be possible to calibrate the torque and rotation speed (rotational speed) traceable to the International System of Units SI, and it will be possible to improve the accuracy of the rotary torque transducer.

図1は、磁束密度Bの磁場中でコイルCに電流Iを流したときに、コイルCが磁場から受ける力を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the force that a coil C receives from a magnetic field when a current I is passed through the coil C in a magnetic field with a magnetic flux density B. FIG. 図2は、磁束密度Bの磁場中でコイルCに電流Iを流したときに、コイルCが磁場から受ける力を回転軸方向から見た図である。FIG. 2 is a view of the force that the coil C receives from the magnetic field when the current I is passed through the coil C in the magnetic field of the magnetic flux density B, viewed from the rotation axis direction. 図3は、磁束密度Bの磁場中でコイルCを回転角速度ωで回転させたときに、発生する誘導起電力を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the induced electromotive force generated when the coil C is rotated at the rotation angular velocity ω in the magnetic field of the magnetic flux density B. FIG. 図4は、磁束密度Bの磁場中でコイルCを回転角速度ωで回転させたときに、t秒後に発生する誘導起電力を回転軸方向から見た図である。FIG. 4 is a view of the induced electromotive force generated after t seconds when the coil C is rotated at the rotation angular velocity ω in the magnetic field of the magnetic flux density B, viewed from the rotation axis direction. 図5は、本発明の実施例の全体構成を示すものである。FIG. 5 shows the overall configuration of an embodiment of the present invention.

まず、本発明の基本原理を説明する。
図1に示すように、磁束密度Bの鉛直上向きの一様な磁場内に、水平軸の周りに回転できる矩形のコイルC(長さL、高さh、水平軸に対して対称形状)を設置して電流Iを流すと、磁束密度と直行する2つの辺が磁場から受ける力Fは、
F=I・B・L、または、F=-I・B・L・・・・・・・・・・・式(1)
となる。つまり、磁束密度と直行する2つの辺に働く力は、大きさが等しくて向きが逆であるので、偶力が生じる。
First, the basic principle of the present invention will be explained.
As shown in FIG. 1, a rectangular coil C (length L, height h, symmetrical with respect to the horizontal axis) that can rotate around the horizontal axis is placed in a vertically upward uniform magnetic field with a magnetic flux density B. When installed and a current I is passed through, the force F received from the magnetic field on the two sides perpendicular to the magnetic flux density is
F=I・B・L, or F=-I・B・L ........Equation (1)
becomes. That is, since the forces acting on the two sides perpendicular to the magnetic flux density are equal in magnitude and opposite in direction, a force couple occurs.

図2は、矩形コイルCが磁力線の方向に対し、θ(以下、「角度位置」という。)傾斜している状態を示しており、このとき、コイルCに作用するトルクTは、
T=I・B・L・h・cosθ=I・B・A・cosθ・・・・・・式(2)
と表すことができる。
ここでA=L・h、すなわちAをコイルの面積とし、コイルCがN巻きのときは、
T=N・I・B・A・cosθ・・・・・・・・・・・・・・・・・式(3)
となる。
式(3)より、トルクTの最大値(絶対値)maxは、|cosθ|=1、すなわち、コイルCの面が、磁力線に対し平行となθ=nπ(n=0、1、2、3・・・・)のときに発生し、
max=N・A・B・I・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 式(4)
となる。
FIG. 2 shows a state in which the rectangular coil C is tilted by θ (hereinafter referred to as "angular position") with respect to the direction of the magnetic lines of force. At this time, the torque T acting on the coil C is
T=I・B・L・h・cos θ=I・B・A・cos θ Expression (2)
It can be expressed as.
Here, A = L · h, that is, when A is the area of the coil and the coil C has N turns,
T=N・I・B・A・cos θ ・・・・・・・・・・・・ Formula (3)
becomes.
From the equation (3), the maximum value (absolute value) Tmax of the torque T is |cos θ| 2, 3, etc.),
T max =N・A・B・I ・・・・・・・・・・・・・・・・ Equation (4)
becomes.

トルクを高精度に実現するためには、式(4)右辺の各パラメータを高精度に設定あるいは計測することが求められる。
角度位置θや電流Iは比較的高精度に計測できるものの、コイルCの形状(巻数Nや面積A)や磁束密度Bを高い精度で計測することは極めて困難である。
そこで、磁束密度B、コイルCの面積A及び巻数Nを相殺するため、図3に示すように、同じ磁束密度Bの磁場中で、同じコイルCをモータMにより回転角速度ωで回転させた場合に生じる誘導起電力Vを予め計測しておく。
すなわち、トルクを発生する場合と同じ磁束密度Bの磁場中で、コイルCをモータMにより一定の回転角速度ω(π/s)で回転させることで、コイルCには誘導起電力Vが発生する。
コイルCの法線ベクトルが磁力線の方向と一致するときを原点(t=0)とすると、図4に示すように、t秒後、コイルCの法線が磁力線に対し角度ωtとなるとき、誘導起電力Vは、
V=N・A・B・ω・sinωt・・・・・・・・・・・・・・・・式(5)
で表される。
In order to achieve torque with high accuracy, it is required to set or measure each parameter on the right side of Equation (4) with high accuracy.
Although the angular position θ and the current I can be measured with relatively high accuracy, it is extremely difficult to measure the shape of the coil C (the number of turns N and the area A) and the magnetic flux density B with high accuracy.
Therefore, in order to offset the magnetic flux density B, the area A of the coil C, and the number of turns N, as shown in FIG. The induced electromotive force V generated in is measured in advance.
That is, by rotating the coil C at a constant rotational angular velocity ω (π/s) by the motor M in a magnetic field with the same magnetic flux density B as when generating torque, an induced electromotive force V is generated in the coil C. .
Assuming that the normal vector of the coil C coincides with the direction of the magnetic force line as the origin (t=0), as shown in FIG. The induced electromotive force V is
V=N・A・B・ω・sinωt ・・・・・・・・・・・・ Equation (5)
is represented by

ここで、誘導起電力Vの最大値(絶対値)Vmaxは、sinωt=1、やはり、コイルCの面が磁力線に対して平行となωt=-(n+1/2)π(n=0、1、2、3・・・)のときに発生し、
max=N・A・B・ω・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 式(6)
となる。
これは、前述のように、磁束密度Bの磁場内にあるコイルCに電流Iを流したとき、発生するトルクが最大値であるTmaxとなるときと同じ角度位置である。
そこで、予め、磁束密度Bの中でコイルCをモータMにより様々な回転速度ωiで回転させ、回転速度毎に、最大誘導起電力Vmax_iと、そのときのコイルCの角度位置p0_iを記録する。
そして、横軸にωi、縦軸にVmax_iをとり、その傾きであるN・A・Bを近似式で求める。
なお、p0_iの平均値をp0/とする。
Here, the maximum value (absolute value) V max of the induced electromotive force V is sinωt =1, and ωt=− (n+1/2)π (n=0 , 1, 2, 3...),
V max =N・A・B・ω・・・・・・・・・・・・・・・・ Equation (6)
becomes.
As described above, this is the same angular position as when the current I is passed through the coil C in the magnetic field of the magnetic flux density B and the generated torque reaches the maximum value Tmax .
Therefore, in advance, the coil C is rotated at various rotation speeds ω i by the motor M in the magnetic flux density B, and the maximum induced electromotive force V max_i and the angular position p 0_i of the coil C at that time are calculated for each rotation speed as Record.
Taking ω i on the horizontal axis and V max_i on the vertical axis, N·A·B, which is the inclination thereof, is obtained by an approximation formula.
Note that the average value of p 0_i is p 0/ .

次にモータMによって角度位置p0/にコイルを保持したまま、コイルCに電流Iを流す。
このとき、式(4)により、
max/I=N・A・B・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 式(7)
そして、式(6)により、
max/ω=N・A・B・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 式(8)
さらに、式(7)、(8)により、
max・ω=Vmax・I・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(9)
となる。
Next, while the coil is held at the angular position p 0 / by the motor M, a current I is passed through the coil C. As shown in FIG.
At this time, by equation (4),
T max /I=N・A・B ・・・・・・・・・・・・・・・・ Equation (7)
Then, according to formula (6),
V max /ω=N・A・B ・・・・・・・・・・・・・・・・ Equation (8)
Furthermore, from equations (7) and (8),
Tmax ·ω= Vmax ·I Expression (9)
becomes.

式(9)は、力学的仕事率と電気的仕事率が等しいことを示しており、N、A、Bがすべて消去され、Vmax(電圧値)、I(電流値)、ω(回転角速度)、そして、コイルCの位置決め精度により、Tmaxの精度を非特許文献1に記載された、現在最も高性能な実荷重式トルク標準機レベルに高めることが可能となる。 Equation (9) shows that the mechanical power and the electrical power are equal, N, A, B are all eliminated, V max (voltage value), I (current value), ω (rotational angular velocity ), and the positioning accuracy of the coil C makes it possible to increase the accuracy of T max to the level of the current highest performance actual load type torque standard machine described in Non-Patent Document 1.

具体的には、本発明では、予め、磁束密度Bの磁場の中で、モータMによりコイルCを回転角速度ωiで回転させ、発生する誘導起電力の最大値Vmax_iとその時の角度位置
0_iを繰り返し測定し、記録する。
回転角速度ωiを様々に変更して、以上の測定、記録を繰り返して、ωi、Vmax_iの関係を求め、その傾きを最小二乗法等により算出することで、式(6)に示すとおり、磁束密度BとコイルCの形状(巻き数N及び面積A)を評価することができる。また、どの回転角速度においても、Vmaxとなる角度位置は厳密には変わらないはずであり、p0_iの測定結果は正規分布になると考えられるので、精度向上の観点から、p0_iの平均値p0/を誘導起電力が最大となる角度位置とする。
Specifically, in the present invention, in advance, the coil C is rotated by the motor M at the rotational angular velocity ω i in the magnetic field of the magnetic flux density B, and the maximum value V max_i of the generated induced electromotive force and the angular position p at that time Measure and record 0_i repeatedly.
By repeating the above measurements and recordings while varying the rotational angular velocity ω i , the relationship between ω i and V max_i is obtained, and the slope thereof is calculated by the method of least squares or the like to obtain the following equation (6): , the magnetic flux density B and the shape of the coil C (number of turns N and area A) can be evaluated. Strictly speaking, the angular position of V max should not change at any rotational angular velocity, and the measurement results of p 0_i are considered to have a normal distribution . Let 0/ be the angular position where the induced electromotive force is maximum.

次に、同じ磁束密度Bの磁場の中で、モータMによりコイルCの角度位置を平均値p0/に保持し、コイルCに電流Iを流すことで、
max=I・Vmax/ω ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(10)
となる。
すなわち、あらかじめ評価されたVmax/ω(装置特有の定数)と、電流Iを計測することにより、Tmaxを特定することができ、このトルクを被校正対象に入力することで、被校正対象の校正が可能となる。
Next, in the magnetic field of the same magnetic flux density B, the angular position of the coil C is held at the average value p 0 / by the motor M, and the current I is passed through the coil C,
T max =I·V max /ω ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Equation (10)
becomes.
That is, T max can be specified by measuring the pre-evaluated V max /ω (equipment-specific constant) and the current I, and by inputting this torque to the calibrated object can be calibrated.

この基本原理に基づいて、以下に本発明の実施例を説明する。
図5は、本実施例の全体構成を示すものである。
第1サーボモータ(1)の出力軸は、第1カップリング(2a)、第1ロータリエンコーダ(3)を介して、異極対向型磁気回路(4)に連結されている。
一方、第2サーボモータ(9)の出力軸は、第4カップリング(2d)、第3ロータエンコーダ(8)、第3カップリング(2c)を介して、校正対象の回転式トルク変換器(7)の入力軸に接続されている。
また、校正対象の回転式トルク変換器(7)の出力軸は、第2カップリング(2b)、第2ロータリエンコーダ(6)を介して、異極対向型磁気回路(4)内に配置されたコイル(5)に接続されている。
Based on this basic principle, embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 5 shows the overall configuration of this embodiment.
The output shaft of the first servomotor (1) is connected to a magnetic circuit (4) having opposite poles through a first coupling (2a) and a first rotary encoder (3).
On the other hand, the output shaft of the second servomotor (9) is connected to a rotary torque transducer to be calibrated via a fourth coupling (2d), a third rotary encoder (8) and a third coupling (2c). It is connected to the input shaft of (7).
In addition, the output shaft of the rotary torque transducer (7) to be calibrated is arranged in the opposite pole facing type magnetic circuit (4) via the second coupling (2b) and the second rotary encoder (6). connected to the coil (5).

以上の構成により、第1サーボモータ(1)の出力軸の回転角度、すなわち、異極対向型磁気回路(4)の回転角度は、第1ロータリエンコーダ(3)により、また、コイル(5)の回転角度は、第ロータリエンコーダ(6)により計測される。さらに、回転式トルク変換器(7)の回転角度は第3ロータリエンコーダ(8)により計測される。第1ロータエンコーダ(3)と第2ロータエンコーダ(6)の計測値はモータ同期制御ユニットを含むプログラムコントローラPLC(10)に入力される。なお、計測精度を向上させる上で、第3ロータリエンコーダ(8)として、自己校正型ロータエンコーダを用いており、カウンター及び端子台(14)が図示されているが、要求される精度によっては、第1ロータエンコーダや第2ロータエンコーダと同様に、通常のロータエンコーダを採用してもよい。 With the above configuration, the rotation angle of the output shaft of the first servomotor (1), that is, the rotation angle of the opposite pole facing type magnetic circuit (4) is determined by the first rotary encoder (3) and the coil (5). is measured by a second rotary encoder (6). Furthermore, the rotation angle of the rotary torque transducer (7) is measured by a third rotary encoder (8). The measured values of the first rotary encoder (3) and the second rotary encoder (6) are input to a program controller PLC (10) which includes a motor synchronization control unit. In addition, in order to improve the measurement accuracy, a self-calibrating rotary encoder is used as the third rotary encoder (8), and although the counter and terminal block (14) are illustrated, depending on the required accuracy , a normal rotary encoder may be employed in the same manner as the first rotary encoder and the second rotary encoder.

コイル(5)には、スリップリング(11)を介して、精密可変電流源(ソースメジャーユニット)(12)からの電流が供給されるようになっている。
第1サーボモータ(1)、第2サーボモータ(9)は、それぞれサーボアンプを介して、SSCNET II/IIIやMECHATROLINK-II/IIIなど、複数のサーボモータ間の精密な同期制御や高速性に重点を置いたネットワークを介して、制御ユニットを構成するプログラムコントローラPLC(10)に接続され、その回転数、出力トルクが個別に制御されるようになっている。
The coil (5) is supplied with current from a precision variable current source (source measure unit) (12) via a slip ring (11).
The first servomotor (1) and the second servomotor (9) are connected to SSCNET II/III and MECHATROLINK-II/III via servo amplifiers, respectively, for precise synchronous control and high-speed operation between multiple servomotors. It is connected to a program controller PLC (10), which constitutes a control unit, via a network with emphasis placed on it, and its rotation speed and output torque are individually controlled.

図において、(13)は回転式トルク変換器用指示計器、(14)は自己校正型ロータエンコーダ(8)用のカウンター及び端子台、(15)は計測結果の分析、表示を行うPCである。 In the figure, (13) is an indicator for the rotary torque transducer, (14) is a counter and terminal block for the self-calibrating rotary encoder (8), and (15) is a PC that analyzes and displays the measurement results. .

回転式トルク変換器(7)の校正を行う際は、まず、特許6479605号で提案しているように、第2サーボモータ(9)の出力軸を、第4カップリング(2d)、第3ロータエンコーダ(8)、第3カップリング(2c)、回転式トルク変換器(7)、第2カップリング(2b)、第2ロータリエンコーダ(6)を介して矩形コイル(5)に接続して回転駆動する。これにより、異極対向型磁気回路(4)と、その内部に配置された矩形コイル(5)のパラメータ、すなわち、異極対向型磁気回路(4)による磁束(B)の中に設置された面積A、巻き数Nの矩形コイル(5)を貫く全磁束(NAB)の評価を行う。
具体的には、矩形コイル(5)を、第2サーボモータ(9)により角速度ωで回転させたときに生じる誘導起電力Vを測定し、V(V=NABω)が最大値Vmaxとなるときの矩形コイル(5)の角度位置p0を計測する。なお、このとき、異極対向型磁気回路(4)が回転しないよう、第1サーボモータ(1)の出力軸を電磁ブレーキなどで機械的にロックしておく。
When calibrating the rotary torque transducer (7), first, as proposed in Japanese Patent No. 6479605, the output shaft of the second servo motor (9) is connected to the fourth coupling (2d) and the third coupling (2d). Rotary encoder (8), third coupling (2c), rotary torque transducer (7), second coupling (2b) , connected to rectangular coil (5) via second rotary encoder (6). to rotate. As a result, the parameters of the opposite pole facing type magnetic circuit (4) and the rectangular coil (5) arranged inside it, that is, the magnetic flux (B) set in the different pole facing type magnetic circuit (4) The total magnetic flux (NAB) passing through a rectangular coil (5) of area A and number of turns N is evaluated.
Specifically, the induced electromotive force V generated when the rectangular coil (5) is rotated at the angular velocity ω by the second servomotor (9) is measured, and V (V=NABω) becomes the maximum value Vmax . Measure the angular position p 0 of the rectangular coil (5) at the time. At this time, the output shaft of the first servomotor (1) is mechanically locked by an electromagnetic brake or the like so that the magnetic circuit (4) facing opposite poles does not rotate.

第2カップリング(2b)と第3カップリング(2c)の間に回転式トルク変換器(7)が装着された状態で、異極対向型磁気回路(4)が矩形コイル(5)に対して角度位置p0となるように第2サーボモータ(9)により位置決め制御を行い、角度位置p0となったときに第1ロータリエンコーダ(3)と第2ロータリエンコーダ(6)の差をゼロにリセットする。
この状態で、スリップリング(11)を介して矩形コイル(5)に精密可変電流源(12)により電流Iを供給すると、図中破線で示す測定軸上にトルクが生じ、矩形コイル(5)はΔpだけねじられる。
第1ロータリエンコーダ(3)と第2ロータリエンコーダ(6)よりその角度位置のずれを計測し(差をとり)、第2サーボモータ(9)を用いて第1ロータリエンコーダ(3)と第2ロータリエンコーダ(6)の差が0となるように制御する。このとき、破線で示す測定軸上に生じるトルクは、厳密にT=NAB・I(Tω=VI)で定義され、回転式トルク変換器(7)にこのトルクTの負荷がかかる。
With the rotary torque transducer (7) mounted between the second coupling (2b) and the third coupling (2c), the opposite poles opposed type magnetic circuit (4) is applied to the rectangular coil (5). Positioning control is performed by the second servo motor (9) so that the angular position p 0 is reached, and the difference between the first rotary encoder (3) and the second rotary encoder (6) is reduced to zero when the angular position becomes p 0 . reset to
In this state, when a current I is supplied from the precision variable current source (12) to the rectangular coil (5) through the slip ring (11), a torque is generated on the measurement axis indicated by the dashed line in the figure, and the rectangular coil (5) is twisted by Δp.
The angular position deviation is measured (taken the difference) from the first rotary encoder (3) and the second rotary encoder (6), and the first rotary encoder (3) and the second rotary encoder (6) are rotated by using the second servo motor (9). The rotary encoder (6) is controlled so that the difference is zero. At this time, the torque generated on the measurement axis indicated by the dashed line is strictly defined by T=NAB·I (Tω=VI), and this torque T is applied to the rotary torque transducer (7).

この状態で、第1サーボモータ(1)のロックを解除し、プログラムコントローラPLC(10)を用いて第1サーボモータ(1)と第2サーボモータ(9)の同期制御を行い、回転式トルク変換器(7)に上記のように厳密に定義されるTの負荷を与えながら回転させる。
これと同時に、第3ロータエンコーダ(自己校正型ロータエンコーダ)(8)で単位時間あたりの角度位置の変化(回転速度)を評価する。回転中に精密可変電流源(12)から供給される電流Iを変化させ、さらに第1サーボモータ(1)または第2サーボモータ(9)のいずれか一方あるいは両者によって、第1ロータリエンコーダ(3)と第2ロータリエンコーダ(6)の差がゼロとなるように制御することで、さまざまなトルク値の校正が可能となる。
In this state, the first servomotor (1) is unlocked, and the program controller PLC (10) is used to perform synchronous control of the first servomotor (1) and the second servomotor (9). The transducer (7) is rotated under a load of T, which is strictly defined as above.
At the same time, the third rotary encoder (self-calibrating rotary encoder ) ( 8) evaluates the change in angular position (rotation speed) per unit time. The first rotary encoder (3 ) and the second rotary encoder (6) to be zero, various torque values can be calibrated.

本実施例によれば、検定バーとおもりのように離散的なトルクの変化ではなく、連続的に電流を変化させることもできる。もし、電流Iを変化させて、第1ロータリエンコーダ(3)と第2ロータリエンコーダ(6)の位置がずれてしまった場合でも、第1ロータリエンコーダ(3)と第2ロータリエンコーダ(6)より角度差を評価することで、厳密に定義されるトルク(T=NAB・I)に対して三角関数により補正を行うことができる。
なお、各構成要素の軸受は、トルクの校正装置として最高レベルを要求する場合には、摩擦の影響を低減するために、通常のボールベアリングに代え、エアベアリングを使用することが好ましい。
According to this embodiment, the current can be changed continuously instead of discrete changes in torque as in the case of the test bar and the weight. Even if the positions of the first rotary encoder (3) and the second rotary encoder (6) are shifted by changing the current I, the first rotary encoder (3) and the second rotary encoder (6) By evaluating the angular difference, the strictly defined torque (T=NAB·I) can be corrected by a trigonometric function.
For the bearings of each component, when the highest level is required as a torque calibrating device, it is preferable to use air bearings instead of ordinary ball bearings in order to reduce the influence of friction.

本実施の形態に係るトルク校正装置は、磁束密度Bの磁場を形成する異極対向型磁気回路と、異極対向型磁気回路の内部に挿入されたコイルと、第1ロータリエンコーダを介して異極対向型磁気回路の回転軸の一方に連結され、異極対向型磁気回路を回転させるとともに、特定の角度位置で静止させる第1サーボモータと、コイルの回転軸の他方に連結された第2ロータリエンコーダと、第2ロータリエンコーダと校正対象である回転式トルク変換器の入力軸、第3ロータリエンコーダの一方と回転式トルク変換器の出力軸、及び第3ロータリエンコーダの他方と第2サーボモータとをそれぞれ連結するカップリングと、コイルに発生する誘導起電力Vを計測する電圧計測部と、第1サーボモータ及び第2サーボモータを制御する制御ユニットと、コイルに供給する電流Iを制御する電流制御装置とを備え、異極対向型磁気回路をロックした状態で第2サーボモータによりコイルを回転角速度ωで回転させたとき、電圧計測部が計測した誘導起電力Vの最大値VThe torque calibration device according to the present embodiment comprises a different pole facing type magnetic circuit that forms a magnetic field with a magnetic flux density B, a coil inserted inside the different pole facing type magnetic circuit, and a first rotary encoder. A first servomotor connected to one of the rotating shafts of the pole-opposed magnetic circuit to rotate the opposite pole-opposed magnetic circuit and keep it stationary at a specific angular position; A rotary encoder, a second rotary encoder and an input shaft of a rotary torque converter to be calibrated, one of the third rotary encoder and an output shaft of the rotary torque converter, and the other of the third rotary encoder and a second servo motor a voltage measuring unit that measures the induced electromotive force V generated in the coil, a control unit that controls the first and second servo motors, and a current I supplied to the coil A maximum value V of the induced electromotive force V measured by the voltage measurement unit when the second servo motor rotates the coil at the rotation angular velocity ω with the opposite pole facing type magnetic circuit locked. maxmax とそのときの角度位置pand the angular position p 00 に基づいて、コイルに電流Iを流し、コイルに発生するトルクに抗して、コイルを角度位置p, the coil is moved to the angular position p 00 に静止させるように第2サーボモータを制御することにより、トルク変換器に入力されるトルクを制御するとともに、異極対向型磁気回路のロックを解除した状態で、制御ユニットにより、コイルが角度位置pThe torque input to the torque converter is controlled by controlling the second servomotor so that the second servomotor is kept stationary at the angle position p 00 に静止した状態を維持するよう、第1サーボモータと第2サーボモータを同期回転させ、第1ロータリエンコーダと第2ロータリエンコーダにより計測された回転角度の差がゼロとなるよう、電流制御装置からコイルに供給される電流Iを変化させつつ、第3ロータリエンコーダにより計測された回転角の単位時間あたりの変化に基づいた回転速度と、回転している状態で回転式トルク変換器に負荷されるトルク値を同時に評価するようにした。Synchronously rotate the first servomotor and the second servomotor so as to maintain a stationary state, and the current control device so that the difference between the rotation angles measured by the first rotary encoder and the second rotary encoder becomes zero. While changing the current I supplied to the coil, the rotation speed based on the change per unit time of the rotation angle measured by the third rotary encoder, and the load applied to the rotary torque transducer in the rotating state The torque value is evaluated at the same time.
回転式トルク変換器の高精度化が達成されれば、回転式トルク変換器の評価対象であるエンジンやモータの高精度化、省エネ化など、その開発を促進する上で有用である。 If a rotary torque converter can be made highly accurate, it will be useful in promoting the development of engines and motors, which are objects of evaluation for rotary torque converters, such as higher accuracy and energy saving.
特に、本実施の形態によれば、従来の実荷重式の校正装置と比較して、次のような効果を達成できる。 In particular, according to this embodiment, the following effects can be achieved as compared with the conventional real load type calibration device.
(1)回転式トルク変換器に対して、回転させながらトルク負荷をかけることができる。(1) A torque load can be applied to the rotary torque transducer while rotating it.
(2)回転式トルク変換器に対して、トルクと回転数(回転速度)を同時に校正(または試験)することができる。(2) Torque and speed can be calibrated (or tested) simultaneously for rotary torque transducers.
(3)回転式トルク変換器に対して、動的な評価が可能となる。(3) Dynamic evaluation is possible for rotary torque transducers.
(4)微小トルクを高い精度で再現できる。(4) A minute torque can be reproduced with high accuracy.
(5)軽量化、コンパクト化、低コスト化が可能となる。(5) It becomes possible to reduce weight, size, and cost.
(6)緯度に応じた重力加速度の評価が不要である。(6) Evaluation of gravitational acceleration according to latitude is unnecessary.
(7)搬送により機構的なダメージを受けにくく、仮に受けたとしても、搬送後の再評価(磁気回路の磁束密度とコイルの形状)が容易である。(7) It is less likely to be mechanically damaged during transportation, and even if it is damaged, it is easy to re-evaluate after transportation (the magnetic flux density of the magnetic circuit and the shape of the coil).
(8)このため、製造現場等でも容易にトルクの一次標準を実現できる。(8) Therefore, the primary standard of torque can be easily realized even at a manufacturing site or the like.
(9)新しいトルクのSIトレーサビリティ体系を構築することで、新たなトルク計測機器の開発を促進できる。(9) By building a new torque SI traceability system, it is possible to promote the development of new torque measuring devices.

以上説明したように、本発明によれば、コイルの形状や異極対向型磁気回路により発生する磁場密度にかかわりなく、磁場内のコイルに電流を流すことで、微小トルクでも精度高く再現した上で、トルク変換器が実際に稼働回転している状態でトルク及び回転数(回転速度)の校正(または試験)を行うことができるので、より高精度なトルク校正装置として広く採用されることが期待できる。 As described above, according to the present invention, regardless of the shape of the coil or the density of the magnetic field generated by the magnetic circuit of the opposite pole facing type, by passing a current through the coil in the magnetic field, even a minute torque can be reproduced with high accuracy. It is possible to calibrate (or test) the torque and number of rotations (rotational speed) while the torque transducer is actually rotating, so it can be widely adopted as a more accurate torque calibration device. I can expect it.

1:第1サーボモータ
2a~2d:第1~第4カップリング
3:第1ロータエンコーダ
4:異極対向型磁気回路
5:コイル
6:第2ロータエンコーダ
7:回転式トルク変換器
8:第3ロータエンコーダ
9:第2サーボモータ
10:プログラムコントローラPLC
11:スリップリング
12:精密可変電流源
13:回転式トルク変換器用指示計器
14:カウンターおよび端子台
15:PC
1: 1st servo motor 2a-2d: 1st-4th couplings 3: 1st rotary encoder 4: Opposite magnetic circuit 5: Coil 6: 2nd rotary encoder 7: Rotary torque transducer 8 : Third rotary encoder 9: Second servo motor 10: Program controller PLC
11: slip ring
12: precision variable current source
13: Indicator for rotary torque transducer
14: counter and terminal block
15: PC

Claims (4)

磁束密度Bの磁場を形成する異極対向型磁気回路と、
前記異極対向型磁気回路の内部に挿入されたコイルと、
第1ロータリエンコーダと、
前記第1ロータエンコーダを介して前記異極対向型磁気回路の回転軸の一方に連結され、前記異極対向型磁気回路を回転させるとともに、特定の角度位置で静止させる第1サーボモータと、
前記コイルの回転軸の他方に連結された第2ロータエンコーダと
第3ロータリエンコーダと、
第2サーボモータと、
前記第2ロータエンコーダと校正対象である回転式トルク変換器の入力軸、前記第3ロータエンコーダの一方と前記回転式トルク変換器の出力軸、及び前記第3ロータエンコーダの他方と前記第2サーボモータとをそれぞれ連結するカップリングと
前記第1サーボモータ及び前記第2サーボモータを制御する制御ユニットと、
前記コイルに供給する電流Iを制御する電流制御装置とを備え、
前記第1サーボモータを機械的にロックした状態で前記第2サーボモータを駆動し、前記異極対向型磁気回路内部で前記コイルを回転させることで前記コイルに発生する誘導起電力Vが最大値V max となる角度位置p に基づき、
前記第1サーボモータをロックした状態で前記電流制御装置により前記コイルに電流Iを流し、前記コイルに発生するトルクに抗して、前記第1及び第2ロータリエンコーダの計測結果に基づき前記コイルを前記角度位置pに静止させるように前記第2サーボモータを前記制御ユニットにより制御
前記第1サーボモータのロックを解除した状態で、前記第1及び第2ロータリエンコーダの計測結果に基づき前記コイルが前記角度位置pに静止した状態を維持するよう、前記第1サーボモータと前記第2サーボモータを前記制御ユニットにより同期回転させ、
前記第1サーボモータのロックを解除した状態で、前記電流制御装置により前記コイルに供給する電流Iを変化させて、当該電流Iの変化により生ずる前記角度位置p からの前記コイルのずれをゼロにするように前記制御ユニットにより前記第1サーボモータあるいは前記第2サーボモータによる位置決め制御を行い、
前記第1サーボモータのロックを解除した状態で前記回転式トルク変換器の回転速度を前記第3ロータリエンコーダにより計測する
回転式トルク変換器のトルク校正装置。
a magnetic circuit of opposite poles that forms a magnetic field with a magnetic flux density B;
a coil inserted inside the opposite pole facing type magnetic circuit;
a first rotary encoder;
a first servomotor coupled to one of the rotating shafts of the opposite poles facing type magnetic circuit via the first rotary encoder to rotate the different poles facing type magnetic circuit and keep it stationary at a specific angular position;
a second rotary encoder connected to the other of the rotating shafts of the coil ;
a third rotary encoder;
a second servo motor;
The input shaft of the second rotary encoder and the rotary torque converter to be calibrated, one of the third rotary encoders and the output shaft of the rotary torque converter, and the other of the third rotary encoders and the couplings respectively connecting the second servo motors ;
a control unit that controls the first servomotor and the second servomotor;
A current control device that controls the current I supplied to the coil,
The induced electromotive force V generated in the coil is maximized by driving the second servomotor while the first servomotor is mechanically locked and rotating the coil in the opposite pole facing type magnetic circuit. Based on the angular position p 0 at which V max is
With the first servomotor locked, current I is passed through the coil by the current control device , and the coil is driven against the torque generated in the coil based on the measurement results of the first and second rotary encoders. controlling the second servomotor by the control unit to rest at the angular position p0 ;
With the first servomotor unlocked, the coil is maintained stationary at the angular position p0 based on the measurement results of the first and second rotary encoders. Synchronously rotating the second servo motor by the control unit ;
With the first servomotor unlocked, the current I supplied to the coil is changed by the current control device, and the displacement of the coil from the angular position p0 caused by the change in the current I is reduced to zero . Positioning control by the first servomotor or the second servomotor is performed by the control unit so as to
The rotation speed of the rotary torque converter is measured by the third rotary encoder while the lock of the first servomotor is released.
Torque calibration device for rotary torque transducers.
前記第1サーボモータと前記第2サーボモータ、それぞれサーボアンプを介して、前記制御ユニットに接続され、その回転数、出力トルクが個別に制御されるようになっていることを特徴とする請求項1に記載された回転式トルク変換器のトルク校正装置。 Said first servomotor and said second servomotor are each connected to said control unit via a servo amplifier, and the rotational speed and output torque thereof are individually controlled. A torque calibration device for a rotary torque transducer according to item 1. 前記第3ロータエンコーダとして、自己校正型ロータエンコーダを用いたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された回転式トルク変換器のトルク校正装置。 3. A torque calibrating device for a rotary torque transducer according to claim 1, wherein a self-calibrating rotary encoder is used as said third rotary encoder. 磁束密度Bの磁場を形成する異極対向型磁気回路に連結された第1サーボモータを機械的にロックした状態で第2サーボモータを駆動し、前記異極対向型磁気回路内部でコイルを回転させ、前記コイルに発生する誘導起電力Vの最大値Vmaxと、前記誘導起電力Vが最大値Vmaxとなる角度位置p特定する工程と、
記第1サーボモータをロックした状態で前記コイルに電流Iを流し、前記第2サーボモータにより、前記コイル及び当該コイルに連結される校正対象の回転式トルク変換器を回転させ、前記コイルに発生するトルクに抗して前記コイルを前記角度位置pに静止させる程と、
前記第1サーボモータのロックを解除した状態で前記コイルが前記角度位置pに静止した状態を維持するよう、前記第1サーボモータと前記第2サーボモータの同期回転制御を行う程と、
前記コイルに供給する電流Iを変化させて、当該電流Iの変化により生ずる前記角度位置pからのずれをゼロにするように前記第1サーボモータあるいは前記第2サーボモータによって置決め制御を行い前記回転式トルク変換器の校正を行う程と、
前記第1サーボモータのロックを解除した状態で前記回転式トルク変換器の回転速度を計測する工程と、
を含む回転式トルク変換器のトルク校正方法。
A second servo motor is driven while mechanically locking a first servo motor connected to a magnetic circuit of opposite poles that forms a magnetic field of magnetic flux density B, and a coil is rotated inside the magnetic circuit of opposite poles. and specifying the maximum value V max of the induced electromotive force V generated in the coil and the angular position p 0 at which the induced electromotive force V becomes the maximum value V max ;
A current I is applied to the coil while the first servomotor is locked, and the second servomotor rotates the coil and a rotary torque transducer to be calibrated that is connected to the coil. resting the coil at the angular position p0 against the torque developed ;
performing synchronous rotation control of the first servomotor and the second servomotor so that the coil remains stationary at the angular position p0 with the first servomotor unlocked ;
Positioning control is performed by the first servomotor or the second servomotor by changing the electric current I supplied to the coil so as to make the deviation from the angular position p0 caused by the change of the electric current I zero . and calibrating the rotary torque transducer ;
measuring the rotational speed of the rotary torque transducer with the first servomotor unlocked;
A torque calibration method for a rotary torque transducer comprising :
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3614109B2 (en) 2001-02-08 2005-01-26 日産自動車株式会社 Combined current drive rotating electric machine
JP3742448B2 (en) 1995-10-25 2006-02-01 ファナック株式会社 Method and apparatus for adjusting zero point of pressure detector in injection molding machine
JP4824415B2 (en) 2006-01-27 2011-11-30 株式会社 ソキア・トプコン Rotary encoder
JP6479605B2 (en) 2015-08-13 2019-03-06 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Torque calibration device using electromagnetic force and torque calibration method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3742448B2 (en) 1995-10-25 2006-02-01 ファナック株式会社 Method and apparatus for adjusting zero point of pressure detector in injection molding machine
JP3614109B2 (en) 2001-02-08 2005-01-26 日産自動車株式会社 Combined current drive rotating electric machine
JP4824415B2 (en) 2006-01-27 2011-11-30 株式会社 ソキア・トプコン Rotary encoder
JP6479605B2 (en) 2015-08-13 2019-03-06 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Torque calibration device using electromagnetic force and torque calibration method

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